Линии связи с использованием искусственных спутников Земли

Основная идея создания систем спутниковой связи проста: промежуточный ретранслятор системы связи размещается на искусственном спутнике Земли (ИС3). Спутник движется по достаточно высокой орбите длительное время без затрат энергии на это движение. Энергоснабжение бортового ретранслятора и других систем спутника осуществляется от солнечных батарей, работающих почти все время под лучами ничем не затемненного Солнца.

Космическая радиосвязь- радиосвязь, при которой используют космические станции, расположенные на ИСЗ или других кос­мических объектах

В зависимости от типа земных станций и назначения системы различают следующие службы радиосвязи:
Фиксированная спутниковая служба (ФСС) - служба радиосвязи между ЗС, расположенными в определенных, фиксированных пунктах, при использовании одного или нескольких спутников;
Подвижная спутниковая служба (ПСС) - между подвижными ЗС (или между подвижными и фиксированными ЗС) с участием одной или нескольких космических станций (в зависимости от места установки подвижной ЗС различают сухопутную, морскую, воздушную подвижные спутниковые службы);
Радиовещательная спутниковая служба (РСС) - служба радио­связи, в которой сигналы космических станций предназначены для непосредственного приема населением

Системы спутниковой связи (ССС) применяют для передачи различных видов информации :
программ телевидения; при этом следует различать системы об­мена ТВ программами между равноправными ЗС и системы циркулярного распределения программ от передающей станции к большому числу приемных ЗС;
других видов симплексных сообщений, чаще всего циркулярного характера: изображений газетных полос, программ звукового вещания;
телефонных сообщений, дуплексных по своему характеру; каналы тональной частоты или их группы можно использовать для обмена другими видами информации - телеграфной, дискретной от ЭВМ и других источников.

Типы Земных Станций.
Приемные ЗС распределительных систем (систем спутникового вещания)- самый простой тип станций, осуществляющих только прием телевизионных программ и (или) других циркулярных про­грамм.
Передающие ЗС системы спутникового вещания (3С фидерной линии) - станции, осуществляющие передачу на участке 3емля - ИС3 циркулярных программ, подлежащих распре­делению по сети приемных станций.
Приемопередающие ЗС, работающие в сети дуплексной телефонной связи.
Контрольные ЗС - станции, контролирующие режим работы ретранслятора космической станции

Основные показатели земных станций
Диапазоны частот на прием и передачу, на работу в которых рассчитано оборудование станции - антенна, приемная и передающая аппаратура.
Добротность станции на прием G/T - отношение усиления антенны (в децибелах на частоте приема) к суммарной шумовой температуре станции .
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) -произведение мощности передатчика на усиление антенны (в полюсе передачи) относительно изотропной антенны.
Диаметр антенны оказывает решающее влияние на размеры и стоимость 3С.

Основные показатели космических станций
Число стволов, одновременно действующих на ИСЗ.
Пропускная способность ствола ИСЗ .
Зона покрытия определяется шириной диаграммы направленности антенны ИСЗ.
Срок службы ИСЗ время наработки до отказа спутника целиком.

Основные показатели систем спутниковой связи
Зона обслуживания системы - это совокупность (объединение) зон обслуживания отдельных ИСЗ, входящих в систему, зона обслуживания отдельного ИСЗ это та часть поверхности Земли, на которой необходимо обеспечить нормальную работу земных станций.
Пропускная способность системы­ есть объединение пропускных способностей входящих в систему ИС3.
Система спутниковой связи характеризуется числом и размещением ЗС, числом ИСЗ и типом их орбиты, точкой размещения на геостационарной орбите.
Важнейшей характеристикой системы является качество организуемых в ней каналов передачи сообщений - телевизионных, телефонных и др.

Основные разновидности ИСЗ
Три основных разновидности ИСЗ в зависимости от орбиты спутника(траектория движения искусственного спутника Земли):
ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)
ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)
ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)

ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)
У спутника переменная скорость. В области апогея скорость движения ИСЗ замедляется и обеспечивает радиовидимость 6…8 часов. 6…8 часов это то время, когда один спутник находится в рабочей зоне. Для обеспечения непрерывной связи на одной орбите необходимо расположить не менее трех спутников, а лучше 4.
Преимущества ИСЗ с ВСО большой размер зоны обслуживания.
Недостатки необходимость слежения земных антенн за спутниками и переориентация этих антенн с заходящего спутника на восходящий.

ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)
Достоинства:
Зона обслуживания одного спутника достигает треть поверхности Земли, т.е. 3-х спутников достаточно для глобальной сети.
Антенны земных станций не требуют систем слежения. Антенна неподвижна.
Не требуют сложной наземной аппаратуры, могут обеспечивать большое покрытие, но в зонах не сильно приближенных к полюсам Земли.
Недостатки:
В северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту и совсем не виден в приполярных областях.
Но если в южном полушарии это не так страшно, то в северном Скандинавские страны, Россия, Канада находятся достаточно близко к полюсу и там геостационарные спутники связь не обеспечивают.
Ограничение на количество спутников на ГСО.
Достаточно высокая цена самого аппарата ИСЗ и его запуска.

ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)
Высота орбиты 200…2000 км над поверхностью Земли. Спутники относятся к легкому классу и для их запуска можно использовать недорогой носитель, либо дорогой носитель, который сразу забросит на орбиту два десятка аппаратов, которые потом выводятся в нужной точке. Покрытие может быть глобальное.
Главный недостаток ИСЗ на НВО, спутники вращаются по круговым низким орбитам на достаточно высокой линейной скорости и от момента, когда спутник выходит в ту зону, где находится абонент, до того момента, когда он из этой зоны выходит, может проходить 20-40 минут. Для того, чтобы обеспечить хорошее покрытие, нужно много спутников.